BAB I
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang Kelembaban udara merupakan ukuran jumlah uap air di udara.
Perkembangan
bahan
elektronik
dan
serat
optik
sudah
mendukung
dikembangkannya berbagai jenis sensor kelembaban udara dan teknik pengukurannya. Pengukuran kelembaban udara sangat penting di berbagai sektor perindustrian seperti industri pengolahan dan penyimpanan makanan, agrikultur, farmasi, biomedis, bahan kimia, ekologi, pemantauan kondisi cuaca atmosfer dan perindustrian lainnya (Alwis dkk., 2013). Kelembaban udara dibedakan atas kelembaban udara absolut dan kelembaban udara relatif atau relative humidity (RH).
Pada saat ini, sensor
kelembaban udara yang terdapat di pasaran atau yang sedang dikembangkan dalam penelitian laboratorium adalah sensor RH, yang selanjutnya dikategorikan menjadi tiga kelas yaitu tipe keramik (semikonduktor), sensor berbasis polimer organik, dan sensor hibrid organik/anorganik (polimer/keramik). Ketiga kategori sensor ini memanfaatkan perubahan sifat fisik dan sifat listrik elemen sensitif pada kondisi kelembaban atmosfer yang berbeda dari lingkungan sekitarnya (Farahani dkk., 2014). Jenis sensor RH lainnya yang masih terus dikembangkan adalah sensor serat optik. Sensor ini memanfaatkan perubahan sifat optis bahan terhadap perubahan kelembaban udara lingkungan sekitarnya. Dalam 50 tahun terakhir, penginderaan serat optik telah menjadi salah satu cara yang sukses dan
ampuh dalam teknologi penginderaan (Lou dkk., 2014). Udd (1990) menyatakan bahwa kelebihan sensor serat optik adalah tahan terhadap interferensi gelombang elektromagnetik. Selain kelembaban udara, serat optik juga digunakan untuk pengindraan terhadap perubahan fisis, kimia, maupun biologis pada objek yang akan diuji (Gholamzadeh dan Nabovati, 2008). Sensor serat optik yang digunakan sebagai sensor kelembaban udara pada penelitian ini adalah dengan metode evanescent yaitu memodifikasi ulang cladding serat optik dengan cara mengupasnya dan menggantinya dengan film yang terbuat dari bahan gel. Bahan yang dibuat sebagai film adalah bahan yang sensitif uap air. Alwis dkk. (2013) membuat ulasan tentang penelitian-penelitian sensor kelembaban udara berbasis sensor serat optik dan dari ulasan ini dapat dilihat bahwa bahan yang terbuat dari film gelatin dapat digunakan pada alat ukur kelembaban udara karena memiliki range penginderaan yang besar serta waktu respon yang cepat. Maddu dkk. (2006) melakukan karakterisasi terhadap sensor serat optik evanescent menggunakan film gelatin. Film gelatin merespon kelembaban dengan baik, regresi linear diatas 0,9 dan data yang diperoleh menunjukan bahwa film gelatin dapat berfungsi dengan baik sebagai elemen sensor kelembaban serat optik.
Zhang dkk. (2008) juga menguji respon film gelatin sebagai sensor
kelembaban dan didapatkan bahwa range penginderaan yang besar yaitu 9-94% dengan waktu respon sekitar 70 ms dan memiliki sensitifitas yang baik. Menurut Maddu dkk. (2006) dan Zhang dkk. (2008), semakin pendek panjang pengupasan
cladding maka keluaran sensor semakin optimum. Maddu dkk. (2006) mengupas cladding sepanjang 3 cm dan Zhang dkk. sepanjang 1,8 cm, maka pada penelitian ini dilakukan variasi panjang pengupasan cladding sebesar 1 cm, 2 cm, dan 3 cm. Penelitian Maddu dkk. (2006) dan Zhang dkk. (2008) hanya sebatas pembuatan dan karakterisasi sensor maka selanjutnya sensor evanescent dengan film gelatin dipakai pada alat ukur yang dirancang. Rancang bangun alat ukur kelembaban udara dengan sensor serat optik sebelumnya sudah pernah dilakukan oleh Wardana, dkk. (2011) menggunakan gel agarosa dengan sensitivitas sensor 0,0139 volt/%. Berdasarkan uraian yang telah disebutkan, maka dilakukan penelitian untuk merancang bangun alat ukur kelembaban udara berbasis mikrokontroler ATMega328 dengan sensor serat optik evanescent menggunakan film gelatin. Hasil pengukuran yang berupa sinyal analog akan diubah menjadi sinyal digital oleh Arduino Uno yang di dalamnya terdapat mikrokontroler ATMega328 dan ADC (Analog to Digital Converter) internal lalu ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display). 1.2
Tujuan dan Manfaat Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan purwa-rupa (prototype) alat
ukur kelembaban udara menggunakan sensor serat optik. Penelitian ini juga bertujuan untuk menguji kemampuan sensor serat optik evanescent dengan film gelatin dalam mengukur kelembaban udara.
Manfaat dari penelitian adalah
menghasilkan alat ukur yang dapat digunakan sebagai pembanding untuk penelitian-penelitian selanjutnya. 1.3
Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Ruang lingkup penelitian ini meliputi karakterisasi sensor, perancangan
mikrokontroler Arduino Uno, perancangan LCD, perancangan program akuisisi data, perakitan alat secara keseluruhan dan pengujiannya, serta analisis hasil. Batasan masalah yang perlu ditentukan agar penelitian ini dapat berlangsung terarah dan tepat tujuan yaitu : 1.
Jenis sensor kelembaban yang dipakai adalah sensor serat optik
2.
Sistem sensor serat optik yang dibahas adalah metode evanescent.
3.
Serat optik yang digunakan adalah serat optik tipe FD-620-10 stepindex multimode.
4.
Rangkaian elektronik pendukung untuk sistem sensor serat optik yaitu laser dioda dengan panjang gelombang 650 nm, fotodioda dan Arduino Uno.
5.
Pengupasan cladding dilakukan dengan panjang 1 cm, 2 cm dan 3 cm dan serat optik yang sudah dikupas dengan hasil yang paling optimum akan dipakai pada rangkaian alat ukur.
6.
Gelatin digunakan sebagai bahan gel pengganti cladding yang sudah dikupas.
7.
Data keluaran dari sistem pengukuran ditampilkan melalui LCD (Liquid Crystal Display).
8.
Variabel yang diukur adalah kelembaban udara relatif (%)
